WO2009112716A2 - Ensemble de protection comprenant un soufflet de protection - Google Patents

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WO2009112716A2
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Jean-Paul Legault
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00—Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/04—Bellows
    • F16J3/041—Non-metallic bellows
    • F16J3/043—Non-metallic bellows with particular means for limiting wear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H13/00—Actuating rail vehicle brakes
    • B61H13/34—Details

Definitions

  • the present invention relates to a protection assembly of a member comprising a protective bellows comprising a pleated body of substantially tubular general shape having a succession of waves alternating peak and trough.
  • a braking device of a train for example, generally comprises an actuating system of a brake shoe which is, when braking, forced into contact with a wheel so as to create a friction force which generates a braking couple.
  • the pads or the brake shoe are generally actuated by one or more hydraulic or pneumatic pistons able to strongly force the pads or sole against the disk or the wheel.
  • Pistons are sensitive organs that can be frequently exposed to ballast, pebbles, etc., which can damage them.
  • a protection assembly comprising a protective bellows comprising a pleated body adapted to follow the movements of extension or retraction of the piston.
  • a protective bellows has a substantially tubular general shape having a succession of alternating waves peak and hollow.
  • Such a protective gusset will generally be made of a rubber-type elastomer material.
  • the piston is no longer directly exposed to shock that is damped by the bellows.
  • the bellows remains a fragile organ which, under the effect of repeated impacts, can tear and more generally be damaged.
  • the average life of the guns used today is about six years. The use of some weaker materials can reduce this life to only three years.
  • the large number of damaged and changed bellows causes a significant removal rate of the brake and therefore a high cost of curative maintenance as well as high discharges of rubber materials, pollutants or with a high reprocessing cost.
  • the present invention relates to a protection assembly of a member comprising a protective bellows comprising a pleated body of generally tubular general shape having a succession of waves alternating peak and trough, the body having, at the level of at least one wave peak, a peripheral outer bead, characterized in that said bellows is mounted in compression within the protection assembly.
  • the body has a peripheral outer bead at each wave ridge.
  • the body has, at the level of the peripheral bead, a thickness to width ratio of the bead substantially equal to or less than Vz 1 preferably, substantially equal to 1/2.
  • each peak has an optimum coefficient of resistance and damping in accordance with Goodrich's Law.
  • the protective bellows is obtained by molding.
  • the bellows is made from a rubber-type elastomer material.
  • the bellows is made from polychloroprene.
  • the bellows has ends equipped with at least one protective disk.
  • the bellows has a cylindrical general section.
  • the bellows has a plurality of sections of different general diameter.
  • the present invention also relates to a braking device comprising at least one jack adapted to force a brake shoe against at least one mobile element of a vehicle, characterized in that the jack is housed inside a bellows protection according to the invention.
  • the present invention also relates to a train, characterized in that it is equipped with at least one braking system according to the invention.
  • the implementation of the invention will be better understood with the aid of the detailed description which is set out below with reference to the appended drawing.
  • Figure 1 is a schematic representation of a braking system of a train seen in partial section comprising a piston housed in a protective bellows according to the prior art.
  • FIG. 2 is a partial schematic representation in longitudinal section of a bellows according to the invention surrounding a piston of the braking system of FIG. 1.
  • Figure 3 is a representation of an alternative embodiment of a bellows according to the invention.
  • a device 1 for braking a train as shown in FIG. 1 comprises a braking shoe 2 mounted movably on a stirrup 5 so as to be able to pass alternately from a braking position in which it comes into strong contact with a wheel (not shown) of the train and a spacing position in which it is spaced from the wheel and generates no friction force therewith.
  • the tilting of the brake shoe 2 takes place under the action of a piston 3 controlled by a control box 4.
  • the piston 3 is housed in a protection assembly comprising a protective gusset 6 having a pleated body of substantially tubular general shape having a wave sequence alternating peak 7 and hollow 8 and made of a rubber-like elastomeric material.
  • the protective bellows 6 is able to deform to follow the movements of extension or retraction of the piston 3.
  • the invention relates to a protective gusset 106 differing from a protective gusset 6 according to the prior art in that it has a pleated body comprising an outer peripheral wall 9 comprising a succession of ridges 7 and recesses 8 along a longitudinal axis of said bellows 106, said protective bellows 106 being mounted in comrpessions.
  • Each peak 7 has an extra thickness of material forming a peripheral bead 10 extending substantially perpendicular to the longitudinal axis of the bellows 106.
  • this bead 10 is such that it satisfies the ratio of the law of goodrich, that is, that is to say that at the bead 10, the thickness of the wall 9 is substantially equal to twice the width of the bead 10.
  • the protective bellows is framed by protective disks 12, also for fixing and holding.
  • a protective bellows 160 having portions 160a, 160b of different general average sections.
  • the protective bellows 160 shown in FIG. 3 can respond to six different configurations depending on the combination of desired fastening diameters.
  • the applications of such a protective bellows are not necessarily limited to a braking system of a train, but may concern any member exposed to projections.
  • the bellows does not protect a precise body but can serve as damper pad on a highway for example.

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Abstract

La présente invention se rapporte à un ensemble de protection d'un organe comprenant un soufflet de protection (60) comportant un corps plissé de forme générale sensiblement tubulaire présentant une succession d'ondes alternant crête (7) et creux (8), le corps présentant, au niveau d'au moins une crête d'onde, un bourrelet externe périphérique (10), caractérisé en ce que ledit soufflet est monté en compression au sein de l'ensemble de protection.

Description

Ensemble de protection comprenant un soufflet de protection
La présente invention se rapporte à un ensemble de protection d'un organe comprenant un soufflet de protection comportant un corps plissé de forme générale sensiblement tubulaire présentant une succession d'ondes alternant crête et creux.
Un dispositif de freinage d'un train, par exemple, comprend généralement un système d'actionnement d'une semelle de frein qui est, lors d'un freinage, forcé en contact avec une roue de manière à créer une force de frottement qui génère un couple de freinage.
Il en va de même pour un système de frein à disque dans lequel un disque, solidaire de la roue, est enserré par des plaquettes venant, lors d'une opération de freinage, frotter de chaque côté dudit disque.
Les plaquettes ou la semelle de frein sont généralement actionnées par un ou plusieurs pistons hydrauliques ou pneumatiques aptes à forcer fortement les plaquettes ou la semelle contre le disque ou la roue.
Les pistons sont des organes sensibles qui peuvent être fréquemment exposés à des projections de ballast, cailloux, ou autres, ce qui risquent de les endommager. Afin de protéger ces pistons, ils sont généralement entourés par un ensemble de protection comprenant un soufflet de protection comportant un corps plissé apte à suivre les mouvements d'extension ou de rétractation du piston. Un tel soufflet de protection présente une forme générale sensiblement tubulaire présentant une succession d'ondes alternant crête et creux. Un tel soufflet de protection sera généralement réalisé dans une matière élastomère de type caoutchouc.
Ainsi, en cas de projection de ballast ou cailloux ou autres, le piston n'est plus directement exposé au choc qui est amorti par le soufflet. Toutefois, le soufflet reste un organe fragile qui, sous l'effet d'impacts répétés, peut se déchirer et plus généralement être endommagé. La durée de vie moyenne des soufflets de protection actuellement utilisés est d'environ six ans. L'utilisation de certains matériaux moins résistants peut abaisser cette durée de vie à seulement trois ans. Par ailleurs, le nombre important de soufflets endommagés et changés entraîne un taux de dépose important des organes de frein et donc un coût de maintenance curative élevé ainsi que des rejets élevés de matériaux caoutchouc, polluants ou avec un coût de retraitement élevé.
Il existe donc un besoin pour un nouveau soufflet plus résistant possédant une durée de vie en exploitation plus élevée, ce qui nécessite des opérations de maintenance moins fréquentes ou plus rapides, et une quantité plus faible de matériaux rejetés.
Pour ce faire, la présente invention se rapporte à un ensemble de protection d'un organe comprenant un soufflet de protection comportant un corps plissé de forme générale sensiblement tubulaire présentant une succession d'ondes alternant crête et creux, le corps présentant, au niveau d'au moins une crête d'onde, un bourrelet externe périphérique, caractérisé en ce que ledit soufflet est monté en compression au sein de l'ensemble de protection.
Ainsi, il a été en effet constaté de manière surprenante que la présence d'une surépaisseur de matière formant un bourrelet périphérique au niveau des crêtes du soufflet combiné à un montage en compression dudit soufflet permettait d'obtenir des propriétés d'amortissement et de résistance grandement améliorée par rapport à un ensemble de protection ne possédant pas ces caractéristiques. Avantageusement, le corps présente un bourrelet externe périphérique au niveau de chaque crête d'onde.
Avantageusement encore, le corps présente, au niveau du bourrelet périphérique, un rapport épaisseur sur largeur du bourrelet sensiblement égal ou inférieur à Vz 1 depréférence, sensiblement égal à 1 /2. Ainsi, chaque crête possède un coefficient de résistance et d'amortissement optimal conformément à la loi de Goodrich.
De manière préférentielle, le soufflet de protection est obtenu par moulage.
Avantageusement, le soufflet est réalisé à partir d'un matériau élastomère de type caoutchouc.
Avantageusement encore, le soufflet est réalisé à partir de polychloroprène.
De manière préférentielle, le soufflet présente des extrémités équipées d'au moins un disque de protection. Préférentiellement, le soufflet présente une section générale cylindrique. Avantageusement, le soufflet présente une pluralité de sections de diamètre général différent.
La présente invention se rapporte également à un dispositif de freinage comprenant au moins un vérin apte à forcer un semelle de freinage contre au moins un élément mobile d'un véhicule, caractérisé en ce que le vérin est logé à l'intérieur d'un soufflet de protection selon invention.
La présente invention se rapporte encore à un train, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un système de freinage selon l'invention. La mise en œuvre de l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé.
La figure 1 est une représentation schématique d'un système de freinage d'un train vu en coupe partielle comprenant un piston logé dans un soufflet de protection selon l'art antérieur.
La figure 2 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale d'un soufflet selon l'invention entourant un piston du système de freinage de la figure 1 .
La figure 3 est une représentation d'une variante de réalisation d'un soufflet selon l'invention.
Un dispositif 1 de freinage d'un train tel que représenté sur la figure 1 comprend une semelle de freinage 2 montée mobile sur un étrier 5 de manière à pouvoir passer alternativement d'une position de freinage dans laquelle elle vient en fortement en contact avec une roue (non représentée) du train et une position d'écartement dans laquelle elle est écartée de la roue et ne génère aucune force de frottement avec cette dernière.
Le basculement de la semelle de frein 2 s'effectue sous l'action d'un piston 3 commandé par un boîtier de commande 4. Entre l'étrier 5 et le boîtier de commande 4, le piston 3 est logé dans ensemble de protection comprenant un soufflet de protection 6 présentant un corps plissé de forme générale sensiblement tubulaire présentant une succession d'ondes alternant crête 7 et creux 8 et réalisé dans un matériau élastomère de type caoutchouc. Le soufflet de protection 6 est apte à se déformer pour suivre les mouvements d'extension ou de rétractation du piston 3. L'invention se rapporte à un soufflet de protection 106 différant d'un soufflet de protection 6 selon l'art antérieur par le fait qu'il présente un corps plissé comprenant une paroi périphérique externe 9 comportant une succession de crêtes 7 et de creux 8 selon un axe longitudinal dudit soufflet 106, ledit soufflet de protection 106 étant monté en comrpessions.
Chaque crête 7 présente une surépaisseur de matière formant un bourrelet périphérique 10 s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du soufflet 106. Avantageusement, ce bourrelet 10 est tel qu'il satisfait au rapport de la loi de goodrich, c'est-à-dire qu'au niveau du bourrelet 10, l'épaisseur de la paroi 9 est sensiblement égale à deux fois la largeur du bourrelet 10.
Avantageusement également, le soufflet de protection est encadré par des disques de protections 12, permettant également sa fixation et son maintien.
Tel que représenté sur la figure 3, on pourra prévoir un soufflet de protection 160 possédant des portions 160a, 160b de sections moyennes générales différentes. Ainsi, le soufflet de protection 160 représenté sur la figure 3 peut répondre à six configurations différentes suivant la combinaison de diamètres de fixation souhaités.
Ceci permet d'utiliser le soufflet de protection 106 selon différentes configurations et répondre à des diamètres de fixation différents.
Ceci permet également de réaliser un nombre limité de moules standardisés de soufflets de protection adaptables à de nombreuses configurations.
Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Notamment, les applications d'un tel soufflet de protection ne sont pas nécessairement limitées à un système de freinage d'un train, mais peuvent concerner tout organe exposé à des projections. On peut également concevoir que le soufflet ne protège pas un organe précis mais puisse servir de plot amortisseur sur une autoroute par exemple.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble de protection d'un organe comprenant un soufflet de protection (60, 160) comportant un corps plissé de forme générale sensiblement tubulaire présentant une succession d'ondes alternant crête (7) et creux (8), le corps présentant, au niveau d'au moins une crête d'onde, un bourrelet externe périphérique (10), caractérisé en ce que ledit soufflet est monté en compression au sein de l'ensemble de protection.
2. Ensemble de protection selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le corps du soufflet de protection (60, 160) présente un bourrelet externe périphérique (10) au niveau de chaque crête (7) d'onde.
3. Ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps du soufflet de protection (60, 160) présente, au niveau du bourrelet périphérique (10), un rapport épaisseur sur largeur du bourrelet sensiblement égal ou inférieur à 1/2.
4. Ensemble de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps du soufflet de protection (60, 160) présente, au niveau du bourrelet périphérique (10), un rapport épaisseur sur largeur du bourrelet sensiblement égal à 1/2.
5. Ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le soufflet de protection (60, 160) est obtenu par moulage.
6. Ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le soufflet de protection (60, 160) est réalisé à partir d'un matériau élastomère de type caoutchouc.
7. Ensemble de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le soufflet de protection (60, 160) est réalisé à partir de polychloroprène.
8. Ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un disque de protection (12) équipant une extrémité du soufflet de protection (60, 160).
9. Ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le soufflet de protection (60, 160) présente une section générale cylindrique.
10. Ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le soufflet de protection (160) il présente une pluralité de sections (160a, 160b) de diamètre moyen général différent.
1 1 . Dispositif de freinage comprenant au moins un vérin (3) apte à forcer une semelle (2) de freinage contre au moins un élément mobile d'un véhicule, caractérisé en ce que le vérin est logé à l'intérieur d'un ensemble de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Train, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un système de freinage selon la revendication 1 1 .
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